Раздел 5. Районирование и регулирование стока

ПЛАНИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

I. ЗАДАЧИ комплексного использования и охраны водных ресурсов

В начале 20 века удовлетворение запросов отдельных водопользо­вателей носило локальный характер и не выходило за границы неболь­ших речных бассейнов. По мере роста народонаселения и сопутствую­щего ему развития различных отраслей народного хозяйства масштабы использования водных ресурсов непрерывно увеличиваются. Вместо от­дельных водопользователей, обеспечение нужд которых не вызывало особых затруднений, все чаще и чащ приходится иметь дело с многими участниками водохоз.комплексов, требования которых мно­гообразны и противоречивы.

В связи с возрастающими объемами водопотребления все более актуальными становятся вопросы регулирования водных ресурсов. Сов­ременный и последующий периоды развития нашего государева характеризуются непрерывно расширяющими мероприятиями по перераспределению речного стока между отдельными районами. Приходится регулировать большие объемы воды и перераспределять их не только во вре­мени, но и территориально.

Волжская вода в Москву, Север-Донец - в Донбасс, Днепр - в Кри­вой pop, Кубань в Ставрополье.

Одновременно с этим решаются задачи, связанные с очисткой стояных вод и предотвращением дальнейшего загрязнения водоемов и водотоков.

Чрезвычайно важно правильно оценить водные ресурсы, учесть и удовлетворить потребности в воде в пределах каждой республики, краям, области. При этом должны быть обеспечены оптимальные условия для пропорцианального и наиболее эффективного развития различных отраслей народного хозяйства.

Таким образом, прогресс в науке и технике, и сопутствующие ему все усложняющиеся водохозяйственные проблемы предопределили необходимость централизованного управления использования водных ресурсов. Это стало очевидным в первую очередь в районах, испытывающих дефицит в воде, а также в местах сильного загрязнения водных ис­точников.

Решение комплексных водохозяйственных проблем немыслимо без длительных исследований, разработки и сравнения различных вариантов. Рассмотрение их должно базироваться на глубоком анализе технико-экономических данных, а также на прогнозе возможных изменений природных условий.

Однако эти изменения не должны вызывать резкого нарушения равновесия природных факторов, существовавшего до создания того или иного водохозяйственного комплекса. Они должны обеспечивать создание природных условий с учетом интересов развития человечес­кого общества.

Все изложенное свидетельствует о необходимости координации в планировании использования и охраны водных ресурсов. Для этого в начале 60-х годов в нашей стране возникла потребность в разработке всесторонне обоснованного водохоз.плана, который получил наименование генеральной схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов СССР.

Основные задачи генеральной схемы заключаются в следующем:

1) оценить водные ресурсы как поверхностные, так и подземные применительно к отдельным речным бассейнам и экономическим районам, при этом должны быть выявлены и учтены данные„о влиянии хозяйственной деятельности человека, на режим водных источников;

2) выявить основные требования и воде различных отраслей народного хозяйства для разных периодов их развития; разработать и научно обосновать нормы водопотребления; установить возможность повторного или последовательного использования воды; определить объем безвозвратных потерь, а также наметить пути для их всемирного сокращения;

3)указать запросы отдельных водопользователей между собой и выделить среди них те, которые обеспечивают наиболее эффектив­ное и экономичное использование воды. В соответствии с этим на­метить перспективы развития различных отраслей народного хозяйст­ва;

4)разработать водохозяйственные балансы по отдельным этапам времени, на основе которых в первую очередь выделить районы, испытывающие наибольший дефицит в воде;

5)наметить первоочередные водохозяйственные объекты, обес­печивающие нормальное развитие экономик данного района без осу­ществления сложных мероприятий по перераспределению стока между отдельными речными бассейнами;

6) установить суммы капитальных вложений, необходимые для вы­полнения намеченного плана водохозяйственного строительства по отдельным этапам его осуществления, дать экономическую оценку эффективности всего комплекса запроектированных мероприятий;

7) на основе доставленных водохозяйственных балансов, выработав предложения по наиболее оптимальному размещению промышленных объ­ектов, транспортных узлов и мелиорируемых сельскохозяйственных площадей;

8)определить основные меры по охране водотоков и водоемов от их истощения и загрязнения ^разработать мероприятия, гарантиру­ющие очистку и обезвреживание сточных промышленных и коммуналь­ных вод, а также их канализацию;

9) оценить изменение природных условий в тех районах и об­ластях, где намечается проведение крупных водохозяйственных ме­роприятий;

10) обосновать характер и объем необходимых проектно-изыскательских и научно-исследовательских работ и определить состав их исполнителей.

(К пункту 8. - Это сложный и болезненный вопрос. Две крайних точки зрения на землю - 1950 г. - можно топить, она ничего не стоит. 70-е годы - земель водохранилищ.)

Генеральная схема является главным документом, обеспечива­ющим правильную водохозяйственную политику, как правило, она составлялась на 30-40 лет вперед с выделением промежуточных рас­четных уровней через 5-10 лет. Так, например, в настоящее время, в соответствии с программой ГКНТ СМ СССР разрабатывается Генеральная схема комплексного использования и охраны водных ресурсов СССР на 2020 год с выделением расчетных уровней 1985, 1990, 2000, 2010 и 2020 год. Она разрабатывается для крупных бассейнов, а также для больших экономических районов. При необходимости пере распределения водных ресурсов между различными областями и рес­публиками схема охватывает значительно большие территории, называемые регионами.

Решения, принятые схемой, следует рассматривать, как принципиальные, на основе которых ведется составление про­ектов использования водных ресурсов по отдельным речным бассей­нам или части каждого из них.

КИВР должна быть динамична во времени и обладать необходимой гибкостью, с тем чтобы учитывать изменения, происходя­щие в жизни страны.

Составление схем комплексного использования и охраны водных

ресурсов предусмотрено специальными документом - "Основы водного законодательства Союза СССР и союзных республик", утвержденным Верховным Советом СССР 10 декабря 1970 года.

Комплексное регулирование

Сегодня нам необходимо получить представление о средствах и способах организации водопользования. Таким образом, мы будем говорить о водохозяйственных комплексах, их формировании и спе­цифике их работы. О видах регулирования стока и средствах регулирова­ния, главным образом о водохранилищах.

Начало комплексного использования водных ресурсов это план ГОЭЛРО: Нижнесвирская, Волховская, Днепровская и др. для энергетики, судоходства - и водоснабжения. Институты в области водного хозяйства: ГГИ и научно-мелиоративный и-т ныне им.Веденеева.

Плановость хозяйства предполагает комплексность использования. Водохозяйственный комплекс - это система социально-экономических и технических мероприятий по использованию водных ресурсов в интересах планомерного развития участников этого комплекса.

Участники или Компоненты - это такие водопотребители или отрасли хозяйства как: водоснабжение, водоотведение, гидротехнические мелиорации, гидроэнергетика, водный транспорт, лесосплав,' рыбное хозяйство, здравоохранение водный туризм и т.д.

Техническим средством использования водных ресурсов рек для удовлетворения всех участников комплекса является узел гидротехнических сооружений.

Общие сооружения служат для создания необходимых напоров, емкостей или такого гидравлического состояния, кот. требуется для работы спец. сооружений комплекса (плот., водосбросы, стенки, решетки, выправит. промывные)

Специальные - для выполнения конкретных водохозяйственных задач (водоприемники, каналы, трубопроводы, тоннели, гидрол. стан., насое. ст., шлюзы, отверстия, рыбоходы, бревноспуски, причалы, пирсы)

Необходима такая компоновка чтобы:

- наиболее полное удовлетворение всех запросов и без перебоев;

- наилучшая согласованность действий смежных сооружений;

- сооружение должно быть компактным и экономичным.

Схема гидроузла выбирается технико-экономическим сравнением вариан­тов.

Основой большинства гидроузлов является плотина, размеры которой и конструкция зависит от топографических, геологических, гидрологи­ческие условий и от требований участников водохозяйственного комплекса:

(-гидроэнергетика, орошение, водоснабжение, транспорт)

Устройство плотины водосливных и водосбросных отверстий, а также меха­ника их работы рассмотрена нами на прошлом занятии по гидротехнике. Можно только добавитъ, что комплексным гидроузлом могут быть отдельные крупные насосные станции или водозаборные сооружения с каналами.

Состав компонентов комплекса определяется:

-преобладающим направлением /спецификой /хозяйства

-густотой размещения населенных пунктов/численностью населения/

-обеспеченностью транспортными путями

-особенностью природных условий

-окончательно - на основании технико-экономических расчетов

В СССР выделяются характерные районы со своей спецификой хозяйства: В ETC -энергетика и судоходство, на юге орошение, на западе - осушение. Центр, Урал, Донецкий бассейн - водообеспечение населения и промышленности. Казахстан - водообеопечение, орошение Средняя Азия-гидроэнергетика и орошение/и Кавказ/ Сибирь - энергетика, водный транспорт, лесосплав

Состав и значение участников со временем могут меняться. С разви­тием городов - коммунальное водоснабжение. С развитием эемледелия - орошение.

Однако всегда должны выполняться следующие требования:

I.наиболее рационально обеспечивать запросы участников комплекса /качество и количество/.

2.не допускать ухудшения природных условий и гарантировать охрану от загрязнения и истощения.

3.обеспечивать наиболее высокую эффективность экономическую для всех участников

4.Гарантировать простую и надежную систему эксплуатации всей совокупности сооружений, т.е. долговечность и надежность.

Удовлетворение запросов участников комплекса достаточно сложная и противоречивая задача. Оценка степени согласованности запросов частников комплекса производится с учетом:

-безвозвратно или нет используется вода отдельными отраслями

-распределение потребностей во времени

-технических требований к гидродинамическим и физико-химическим св-ам воды.

Основная сложность при разработке и реализации водохозяйственного комплекса - это согласование двух переменных: наличия водных ресурсов и потреблености в них для различных отраслей и для всей системы в целом.

Регулирование водного стока. Виды регулирования. Косвенное и прямое регулирование. Регулирование водохранилищами.

Различные формы регулирования могут быть разделены на два вида:

1)Непосредственного, когда изменения в режиме наступают сразу после осуществления мероприятия;

• отъем воды из рек и водоемов

• создание водохранилищ

• переброска стока

• аккумулирование местного стока

2)Косвенного, когда изменения проявляются через значительное время.

• обработка и использование почвы

• орошение

• осушение

• лесоразведение

Отъем - для удовлетворения потребностей водоснабжения, рыбоводст­ва, орошения, обводнения (для энергетики). Для чего открытые водозаборы (шлюзы, регуляторы или плотины) или насос­ные станции

Водохранилища – наиболее распространенный вид. Позволяют аккумулировать большие объемы воды для многих участников.

Переброска стока из других районов - для покрытия дифицита водных ресурсов в районах с возрастающими потребностями в воде. С помощью каналов, туннелей и других средств.

Аккумулирование местного стока - в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения для исполь­зования поверхностного стока/весеннего снеготаяния и летне-осенних дождей. Используют невысокие плотины и дамбы или низкие земляные валы (для образования лиманов).

Изменение морфометрических элементов рек - в интересах судоходства для обеспечения необходимых размеров поперечного сечения и радиусов закругления речных русел. При строительстве осушит.систем. Спрямление, углубление, расчистка, выправительные дамбы, разгрузочные каналы.

Косвенное регулирование

Оно определяется изменением: климатических, гидрогеологичес­ких, гидрологических и почвен­ных условий.

Важны виды и состояние растительности. Регулирование не должно ухудшать гидрологического режима водных объектов.

Водохранилища и их роль в комплексном использовании водных ресурсов.

Возведение плотин и дамб в руслах рек и временных водотоков позволяют аккумулировать большие объемы воды, которые используются многими участниками водохоз.комплекса.

Водохранилища фактически единственное средство для борьбы с вредным воздействием вод.

Создают благоприятные условия для рекреационных целей.

Водохранилища возводятся в следующих случаях:

• при обеспечении орошения и обводнения земель в засушливых районах.

• Для создания напора и аккумуляции воды (выработка электроэнергии)

• При необходимости перебросок водных ресурсов в другие районы

• Для обеспечения водой населения, промышленности, ТЭС, АЭС

• Для борьбы с наводнениями

• Для организации зон отдыха населения

Водохранилища бывают: равнинные, предгорные и горные.

По условиям использования:

-комплексные,

-энергетические,

-ирригационные,

-рыбоводные и др.

Однако во всех случаях использования основная цель использования водохранилища - это регулирование стока, которое подразде­ляется на

-многолетнее,

-годичное,

-сезонное

-недельное,

-суточное.

Суточное - для перераспределения равномерного притока воды сог­ласно изменению потребностей участников комплекса, В часы с малым потреблением идет аккумуляция стока.

Недельное - для обеспечения неравномерности потребления воды в течение недели. В выходные дни накопление.

Сезонное или годичное - регулирование производится для перераспределения стока из многоводных сезонов года в маловодные. Наполнение в период весенних или летне-осенних паводков, а в остальное врема вода срабатывается.

Многолетнее - регулирование для выравнивания стока на протяже­нии ряда лет. Накопление производится в многоводные годы_, а сработка в маловодные. Такое регулирование тре­бует создания гораздо больших полезных объемов водох­ранилищ, что ведет к затопление больших площадей.

Сейчас на земном шаре насчитывается свыше 10 000 крупных водохранилищ (объем более I млн. м³). Их суммарный полный объем 5 000 км км., полезный - 3000 куб.км, площадь водного зеркала 400,000 кв.км, а с учетом озер в подпоре 600000 км км. У нас 10% от мирового числа . Наиболее крупные водохранилища созданы за последние 25 лет при строительстве комплексных гидроузлов.

Самые крупные из них:

Братское, Красноярское, Куйбышевское, Бухтарминское, Иркутское. Они имеют полный объем от 169 до 48 куб.км, а полезный колеблется от 30 до 48 куб.км.

Примерно 70% полезной емкости /от 340 куб.км/ приходится на три речных бассейна: Днепровский, Волжский, Енисейский. 80% всех водохранилищ расположено в ETC, так как 70% промышленного, 75% сельскохозяйственного производства страны сосредоточено в ETC. Планируется увеличить суммарную полезную емкость в СССР до 900 куб. км./.в2,5 раза.

Цели регулирования стока по хозяйственным районам совпадают с целями создания водохоз, комплексов.

Таким образом, водохранилища СССР имеют 1/4 водного зеркала от прес­новодных внутренних водоемов и позволяют на 1/3 увеличить объем устойчивого речного стока/тем самым и снизить максимальный сток/.

Свыше 100 куб.км вод половодий и паводков в прошлом вместо вреда используются в различных отраслях народного хозяйства.

Значение водохранилищ по отраслям:

1.Регулирование для гидроэнергетики позволяет:

-поддерживать высокую обеспеченную мощность ГЭС,

-увеличить суммарную выработку гидроэлектроэнергии,

-покрывать пиковые нагрузки и создавать аварийные резервы.

При наличии каскада ГЭС увеличивается мощность и выработка на всем каскаде.

2. Регулирование для целей орошения позволяет не только самотечное орошение, но и с помощью насосной подачи воды на очень большие площади. И за счет собственной электроэнергии гидроузла.

3. Создание глубин для воднотранспортных целей. Некоторые водох­ранилища достигают длины нескольких сотен км. Но требуется и иной флот. А ниже узлов глубина за счет попусков. Улучшаются условия лесосплава.

4. Регулирование стока в нижнем бьефе не совпадает с интересами и рыбного хозяйства. Однако рыборазведение обширно на водохранилищах. Для чего создаются рыбозаводы, рыбопитомники, нерестово-выростные хозяйства, акклиматизация растительноядных рыб, кормовая база и др.

5. Накопление половодного стока и паводкового обеспечивается круглосуточное снабжение населен. пунктов и пром. предприятий района.

6. Решающая роль водохранилищ в борьбе с наводнениями.

7. Для рекреационных целей: рыболовство любителей, охоты на водоплав. дичь, годного спорта, туризма и пр. Их много уже создано: в Ташкенте, Кисловодске, Кемерово, Кишиневе, Горловке и др.